Este documento apresenta uma atividade para um estagiário em uma empresa avaliar processos e propor melhorias utilizando conceitos de física. A atividade contém 4 etapas: 1) substituição de lâmpadas incandescentes por LEDs; 2) análise de curva característica de um gerador; 3) cálculo de potência para ar condicionado; 4) aproveitamento do calor de máquina térmica.

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CONTEXTUALIZAÇÃO
A física desempenha um papel fundamental em diversas áreas industriais, desde a
fabricação de produtos até o desenvolvimento de tecnologias avançadas. Por meio dos
fundamentos da física, propriedades mecânicas, eletrônicas e magnéticas dos materiais, é
possível produzir componentes com alta precisão, construir máquinas e equipamentos,
projetar sistemas seguros, confiáveis e eficientes, bem como contribuir para o
desenvolvimento de tecnologias que têm potencial de garantir avanços significativos em
diversas áreas produtivas.
Nesta atividade MAPA, você encontrará situações cotidianas em uma empresa e algumas
maneiras de como os conceitos e fundamentos estudados em física são utilizados na
resolução de problemas ou melhoria dos processos. Assim, é importante que você leia com
atenção a atividade, pesquise soluções, resolva os exercícios com calma e contate os
professores em caso de dúvidas.
Desejo a vocês um ótimo trabalho!
Professora Ariane Cezarotto Fiewski.
PROBLEMÁTICA

2. Você foi contratado(a) como trainee na empresa X e para avaliar o seu potencial como
colaborador para a possibilidade de efetivação na empresa, a gerência solicitou que você
fizesse uma avaliação de alguns processos e setores, buscando melhorias que possam
beneficiar a empresa. Para tanto, é necessário que você cumpra as quatro etapas que
estão descritas a seguir:
ETAPA 1
A sala dos engenheiros é iluminada por um circuito com três lâmpadas incandescentes em
paralelo, cada lâmpada possui uma resistência de 10 Ω e uma potência de 60 W. Por
razões de economia, a gerência solicitou a substituição das lâmpadas por lâmpadas led
com 20 Ω e 10 W.
1.a. Considerando que a tensão da rede seja de 110 V, determine quantas lâmpadas led
serão necessárias para substituir as lâmpadas incandescentes.
1.b. Sabendo que cada lâmpada nova custou R$ 20,00, quantos dias serão necessários
para que as novas lâmpadas se paguem com a economia de energia? Suponha que o
preço por kWh seja de R$ 0,50 e que a lâmpada fique acesa 8 horas por dia.
ETAPA 2
A empresa X está buscando padronizar seus procedimentos. Diante disso, você notou que
na sala em que está trabalhando possui um gerador cujas características da força
eletromotriz ε e resistência interna não foram especificadas. Para resolver esse problema
você foi até o laboratório e por meio de várias medidas de potencial entre os terminais
desse gerador e da corrente elétrica que passa neste circuito obteve a seguinte curva
característica:
Analisando Analisando o gráfico obtido no experimento, determine:
2.a. A força eletromotriz do gerador.
2.b. A resistência interna do gerador.
2.c. A equação característica desse gerador.
2.d. A corrente de curto-circuito.
ETAPA 3
Uma das salas de produção de componentes da empresa X tem as seguintes dimensões:
10 m x 10 m x 3 m. Essa sala produz alguns componentes sensíveis à temperatura e para
isso deve ser mantida em 15 °C. Atualmente, o controle diário da temperatura da sala está
indicando média de 28 °C. Diante disso, a gerência solicitou que você que fosse instalado
um segundo sistema para lidar com o excesso de calor. Para tanto, determine a potência
necessária desse novo sistema para manter a sala em 15 °C, sabendo que o sistema
funciona continuamente. Considere a densidade do ar 1,225 kg/m³ e calor específico do ar
1000 J/kg.K
ETAPA 4

3. A empresa possui uma máquina térmica que utiliza gás natural como combustível e gera
500 kW de energia elétrica. Buscando otimizar a utilização dos recursos energéticos, a
gerência da empresa resolveu aproveitar o calor gerado pela máquina térmica para atender
a necessidade de aquecer a água de 20°C para 60 °C